SFEN 19 février 2014
Tricastin

Apprécier les risques de la
radioactivité et les éléments de
la radioprotection

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Pour gérer un risque …
 Le

connaître … sa nature … ses
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 Savoir comment on y est exposé …
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De la Source à ses Effets
Source

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Pr JC - Artus SFEN
1 - Natures et sources des
rayonnements ionisants

Pr JC - Artus SFEN
 La

radioactivité

– Nature :
«  », «  », particulaires
«  » électromagnétiques

– Période ou demi-vie, de la sec. ...
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

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– Tellurique (terrestre) : éléments lourds et légers
(Uraniums 238 et 235...
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Pr JC - Artus SFEN
Sources d’exposition artificielle, trois
composantes
– Origine médicale : radiodiagnostic, radiothérapie
depuis les années...
Pr JC - Artus SFEN
Radiothérapie

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Répartition des doses médicales

Pr JC - Artus SFEN
Mais je rêve ! ... vous nous
dites qu’il existerait du
« Nucléaire » naturel …!!!
Et encore que la radiologie
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2 - Après la source : les
différentes façons de s’y
exposer …

Pr JC - Artus SFEN
Les différents types d’exposition

J-C Artus SFEN
Exposition à distance, (celle du radiodiagnostic

)

par exemple

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REM : RX et ; l...
ATTENUATION d’un faisceau de REM

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Pr JC - Artus SFEN
Conséquences
radiologiques

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primaire

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transmis

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diffusé
Pr JC - Artus SFEN
Exposition au contact de la source
celle de la Contamination
-

Elle concerne tous les types de radioactivité et
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La double décroissance
La contamination radioactive

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3 - L’absorption de l’énergie
suite à l’exposition
( à distance ou au contact ! )

DOSIMETRIE
Grandeurs et Unités en
Radio...
Grandeurs de base
 Dose

absorbée D = énergie/masse,
1J/kg = 1gray, Gy
Efficace E = D x Wr x Wt
sievert, Sv

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Energie … et EFFETS de l’énergie
De l’énergie dont
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la dose

Des Doses !
Selon
leurs utilisations
De la dose absorbée à la dose efficace

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La Dose Efficace (E) est la
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C’est la grandeur estimée du risque, pour
l’organi...
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Doses annuelles délivrées par les
sources naturelles (en mSv)
Sources

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moyenne
0,41

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Importance relative des sources d’exposition

Pr JC - Artus SFEN
Autres exemples de dose
(ordre de grandeur)

Irradiation annuelle au Kérala : 6 à 15 mSv
 Vol Paris/New-York : 0,05 mSv
...
Comparaison du risque nucléaire
de cancer avec un autre facteur
cancérigène bien connu !

J-C Artus SFEN
Le Risque d’1 paquet jour / un an
=> À celui de 250/300 mSv
J-C Artus SFEN
Etonnant !
NON ?
J-C Artus SFEN
Pr JC - Artus SFEN
Expositions Médicales

Pr JC - Artus SFEN
Vous l’avez
compris,
l’important
c’est la DOSE

Pr JC - Artus SFEN
Ordre de grandeur de doses délivrées
par les principaux examens médicaux

Pr JC - Artus SFEN
En définitive connaitre le risque
pour la santé est d’une extrême
facilité …

J-C Artus SFEN
4 - Effets Pathologiques des R.I.
(radioactivité, RX, accélérateurs …)

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Effets élémentaires
Résultent d’ionisations, excitations
qui directement ou indirectement =>
 lésions de l’ADN (pour rest...
R.I. ( RX)
R.I. ( RX)
Ionisations, excitations
10-6 s.
10-6 s.

Radiolyse
Radiolyse

Effets directs
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Pr JC - Artus SFEN
Pr JC - Artus SFEN
Pr JC - Artus SFEN
Quels effets pathologiques ?
Ils sont schématiquement de
deux types :
 D’apparition obligatoire


D’apparition incertain...
Le « coup de soleil » : obligatoire
Le « cancer cutané » : aléatoire
Pr JC - Artus SFEN
Je peux vous le
confirmer :
- j ’ai toujours un
peu de bronchite
- j’espère ne
jamais avoir une
« saloperie » du
poumon !
...
Effets pathologiques des R.I.
Dose
Obligatoires

Aléatoires
Probabilité

Gravité
augmente
avec la dose
Seuil
RIEN

Le risq...
De quels paramètres
dépendent les effets ?
Qu ’il s ’agisse d ’effets déterministes précoces,
ou aléatoires tardifs ...

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Effets sur la santé (1)
Effets obligatoires exp. CE (rares) :
– obligatoires au dessus d’un seuil de dose, à
débit élevé, ...
Effets déterministes : Radiopathologie*
(précoces)

0 à 0,8 Gy : aucun signe clinique
 0,8 à 2 Gy : asthénie, vomissement...
Doses seuils des effets déterministes
(adulte)

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EFFETS TARDIFS non Déterministe (aléatoires)

La démonstration des effets stochastiques, qu'il
s'agisse de cancers (ou d'a...
Evaluation du Risque Cancer
en fonction de la Dose
Mais on n’a jamais observé
d’excès de cancers au dessous
de 150 mSv che...
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Pr JC - Artus SFEN
5 – Radioprotection
Organismes
et
Origine des textes
La Radioprotection
Trois grands Principes

Justifier l’exposition
 Justifiée, il faut
l’optimiser
 Et au total, la limit...
Les textes …

J-C Artus SFEN
Seuil de danger ou réglementaire ?
Ne pas confondre …

 Doses à ne pas dépasser

– pour les effets incertains
(cancers, …...
ORGANISMES
INTERNATIONNAUX
 CIPR : Commission Internationale de Protection
Radiologique (1928), édicte des Recommandation...
La mise en œuvre des
dispositions réglementaires

Les Organismes
Nationaux
Les Organismes en question !
• IRSN : institut de radioprotection et sûreté
nucléaire
• ASN : direction générale de sûreté...
Organisation générale
Depuis le 22 février 2002 (décret 2002-255)
MINISTRE

MINISTRE

MINISTRE

INDUSTRIE

ENVIRONNEMENT

...
Sûreté nucléaire …
• Ensemble des dispositions prises à tous les stades
–
–
–
–

de la conception
de la construction
de l’...
Missions de l’ASN
 Elaborer, proposer et mettre en œuvre réglementation en matière
de sûreté nucléaire et de radioprotect...
Missions et Rôles
 expertise et recherche dans les domaines de
la sûreté nucléaire et de la radioprotection
 contribue à...
Raison ou
convictions ?
Les connaissances
ne se décrètent
pas …, elles se
révèlent !
Et pour compléter vos
connaissances (en vous distrayant)

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Les effets biologiques des rayonnements ionisants

  1. 1. SFEN 19 février 2014 Tricastin Apprécier les risques de la radioactivité et les éléments de la radioprotection Pr. Jean Claude Artus
  2. 2. Pour gérer un risque …  Le connaître … sa nature … ses sources …  Savoir comment on y est exposé …  Estimer son importance … sa grandeur  Le craindre pour ses conséquences …  Comprendre pour mieux respecter la réglementation … Pr JC - Artus SFEN
  3. 3. De la Source à ses Effets Source radioactivité, nucléaire, RX, RI ... Exposition exposition externe, contamination Absorption c’est la dosimétrie ... (Gy, mSv) Effets Réglementation Réglementation expressions pathologiques radioprotection Pr JC - Artus SFEN
  4. 4. Rappels de Physique ! ! ! ! ça part mal… Pr JC - Artus SFEN
  5. 5. 1 - Natures et sources des rayonnements ionisants Pr JC - Artus SFEN
  6. 6.  La radioactivité – Nature : «  », «  », particulaires «  » électromagnétiques – Période ou demi-vie, de la sec. à des 106 années – Énergie s’exprime en multiple d’électronvolt (eV) – Activité : curies mais surtout en becquerels Bq A=n 1 Ci = 37.109 Bq = 37 GBq Pr JC - Artus SFEN
  7. 7. Pr JC - Artus SFEN
  8. 8. Pr JC - Artus SFEN
  9. 9.  Sources d’exposition naturelle, 3 composantes – Tellurique (terrestre) : éléments lourds et légers (Uraniums 238 et 235 et Thorium 232) et K 40, Ru 87 – Cosmique : » exposition directe varie avec l’altitude, » exposition radionucléides secondaires C14 et H3 mais aussi Pu 239 – Interne : » Endogène : K40 (), C14 (), soit de 10 kBq pour 75 kg » Exogène : inhalation du radon, , (U 238), très variable de 1mSv à 20 mSv/an, ingestion aliments Pr JC - Artus SFEN
  10. 10. Pr JC - Artus SFEN
  11. 11. Pr JC - Artus SFEN
  12. 12. Sources d’exposition artificielle, trois composantes – Origine médicale : radiodiagnostic, radiothérapie depuis les années 1900 plus la médecine nucléaire depuis les années 1950 – Origine retombées des essais nucléaires, de 1945 à 1980, dans l’atmosphère terrestre Cs 135 et St 90 – Origine industrielle en fonctionnement normal : » Rejets liquides (H3, produit activation Co 60) et gazeux (gaz rares, H3, I 131, C14), les déchets (NON) – Accidents : Windscale 1957, Three-mile Island 1979, Tchernobyl 1986, Fukushima 2011 Pr JC - Artus SFEN
  13. 13. Pr JC - Artus SFEN
  14. 14. Radiothérapie Pr JC - Artus SFEN
  15. 15. Répartition des doses médicales Pr JC - Artus SFEN
  16. 16. Mais je rêve ! ... vous nous dites qu’il existerait du « Nucléaire » naturel …!!! Et encore que la radiologie serait aussi équivalente au « Nucléaire » … ! Pr JC - Artus SFEN
  17. 17. 2 - Après la source : les différentes façons de s’y exposer … Pr JC - Artus SFEN
  18. 18. Les différents types d’exposition J-C Artus SFEN
  19. 19. Exposition à distance, (celle du radiodiagnostic ) par exemple - Elle ne concerne de principe que les REM : RX et ; les sont vite arrêtés - Les paramètres de cette exposition sont : » La distance « d » : l’exposition diminue comme le carré de « d » (comme 1/d2) » L’atténuation exponentielle du faisceau par des écrans (dépend de leur coefficient d’atténuation… et donc de leur masse atomique) » Le temps : l’exposition est directement proportionnelle au temps Pr JC - Artus SFEN
  20. 20. ATTENUATION d’un faisceau de REM Pr JC - Artus SFEN
  21. 21. Pr JC - Artus SFEN
  22. 22. Conséquences radiologiques rayonnement primaire rayonnement transmis rayonnement diffusé Pr JC - Artus SFEN
  23. 23. Exposition au contact de la source celle de la Contamination - Elle concerne tous les types de radioactivité et particulièrement les  Il faut distinguer la contamination externe, sur la peau, (dont le traitement est le lavage) de … l’interne … : respiration, ingestion, effraction cutanée Pour la cont. Intern. : ses paramètres sont plus complexes et dépendent de la nature des Radioéléments et de leurs affinités pour les organes Pr JC - Artus SFEN
  24. 24. La double décroissance
  25. 25. La contamination radioactive Pr JC - Artus SFEN
  26. 26. 3 - L’absorption de l’énergie suite à l’exposition ( à distance ou au contact ! ) DOSIMETRIE Grandeurs et Unités en Radioprotection : gray, sievert Pr JC - Artus SFEN
  27. 27. Grandeurs de base  Dose absorbée D = énergie/masse, 1J/kg = 1gray, Gy Efficace E = D x Wr x Wt sievert, Sv  Dose  Dose engagée : sommation pour les contaminations internes seulement, elle dépend des paramètres de cette contamination Pr JC - Artus SFEN
  28. 28. Energie … et EFFETS de l’énergie De l’énergie dont la grandeur est la dose Des Doses ! Selon leurs utilisations
  29. 29. De la dose absorbée à la dose efficace Wr 1 Gy Pr JC - Artus SFEN
  30. 30. La Dose Efficace (E) est la grandeur fondamentale de la radioprotection C’est la grandeur estimée du risque, pour l’organisme entier, de voir apparaître des effets tardifs (les cancers) … Cette grandeur de radioprotection permet de ramener ce risque, lors de l’exposition partielle, à un risque équivalent pour la totalité de l’organisme ; les risques itératifs, de ce fait, deviennent cumulables… Pr JC - Artus SFEN
  31. 31. Pr JC - Artus SFEN
  32. 32. Doses annuelles délivrées par les sources naturelles (en mSv) Sources Dose moyenne 0,41 x 2 (1500 m) tellurique 0,46 0,3 à 200 mSv radon 1,30 0,2 à 20 mSv organisme 0,23 stable cosmos Total Variations 2,4 mSv jusqu'à 400 mSv Pr JC - Artus SFEN
  33. 33. Importance relative des sources d’exposition Pr JC - Artus SFEN
  34. 34. Autres exemples de dose (ordre de grandeur) Irradiation annuelle au Kérala : 6 à 15 mSv  Vol Paris/New-York : 0,05 mSv  Un jour en orbite de la terre : 1 mSv  Une radiographie du thorax : 0,2 mSv  Une radiographie dentaire : 0,01 à 0,02 mSv  Irradiation d’une tumeur correspond à : 20 à 60 Gy!!!  ATTENTION : irradiation totale ou partielle ? Pr JC - Artus SFEN
  35. 35. Comparaison du risque nucléaire de cancer avec un autre facteur cancérigène bien connu ! J-C Artus SFEN
  36. 36. Le Risque d’1 paquet jour / un an => À celui de 250/300 mSv J-C Artus SFEN
  37. 37. Etonnant ! NON ? J-C Artus SFEN
  38. 38. Pr JC - Artus SFEN
  39. 39. Expositions Médicales Pr JC - Artus SFEN
  40. 40. Vous l’avez compris, l’important c’est la DOSE Pr JC - Artus SFEN
  41. 41. Ordre de grandeur de doses délivrées par les principaux examens médicaux Pr JC - Artus SFEN
  42. 42. En définitive connaitre le risque pour la santé est d’une extrême facilité … J-C Artus SFEN
  43. 43. 4 - Effets Pathologiques des R.I. (radioactivité, RX, accélérateurs …) Pr JC - Artus SFEN
  44. 44. Effets élémentaires Résultent d’ionisations, excitations qui directement ou indirectement =>  lésions de l’ADN (pour rester simple…)  importance du TEL lésions simples, dble brin, lésions complexes (épigénétiques), chromosomiques, instabilité génétique  Réparation de l’ADN (plusieurs étapes) – Fidèle « sb » : vie normale cellulaire – Fautive « db » : – Influence du débit sur le cycle cellulaire (réponse adaptative) Pr JC - Artus SFEN
  45. 45. R.I. ( RX) R.I. ( RX) Ionisations, excitations 10-6 s. 10-6 s. Radiolyse Radiolyse Effets directs Effets directs Lésion de l’ADN Lésion de l’ADN Réparation fautive Réparation fautive min. min. heures heures jours jours Mutation non létale Mutation non létale Effet létal Effet létal Mort Mort cellulaire cellulaire Réparation fidèle Réparation fidèle Survie normale Survie normale - RIEN RIEN + Système Système immunitaire immunitaire semain. Radiopathologie semain. Radiopathologie mois mois Inflammation, nécrose, Inflammation, nécrose, Organes Gonade Organes Gonade hypoplasie hypoplasie années années générat. . générat cancers cancers Pr JC - Artus SFEN Anomalies Anomalies Héréditaires ? Héréditaires ?
  46. 46. Pr JC - Artus SFEN
  47. 47. Pr JC - Artus SFEN
  48. 48. Pr JC - Artus SFEN
  49. 49. Quels effets pathologiques ? Ils sont schématiquement de deux types :  D’apparition obligatoire  D’apparition incertaine (estimée sur 1 grand nombre de cas !) Pr JC - Artus SFEN
  50. 50. Le « coup de soleil » : obligatoire Le « cancer cutané » : aléatoire Pr JC - Artus SFEN
  51. 51. Je peux vous le confirmer : - j ’ai toujours un peu de bronchite - j’espère ne jamais avoir une « saloperie » du poumon ! Pr JC - Artus SFEN
  52. 52. Effets pathologiques des R.I. Dose Obligatoires Aléatoires Probabilité Gravité augmente avec la dose Seuil RIEN Le risque de cancers augmente avec : - la dose - le temps Gravité constante Seuil incertain Précoces (semaines) Tardifs (à partir de 3 ans) Pr JC - Artus SFEN Temps
  53. 53. De quels paramètres dépendent les effets ? Qu ’il s ’agisse d ’effets déterministes précoces, ou aléatoires tardifs ...    Avant tout de la DOSE Du débit de dose ! De la nature du tissu concerné – exposition corps entier – exposition partielle   De l ’âge (surtout ) du sexe (peu) Sûrement de prédispositions génétiques Pr JC - Artus SFEN
  54. 54. Effets sur la santé (1) Effets obligatoires exp. CE (rares) : – obligatoires au dessus d’un seuil de dose, à débit élevé, 800 mGy – la gravité augmente avec la dose jusqu’à la mort pour 6000 mGy – apparition précoce ( quelques Heures à quelques Jours ) [brûlures, hémorragies, stérilités, nécroses, morts ... ] – Réapparaissent en radiologie interventionnelle … Pr JC - Artus SFEN
  55. 55. Effets déterministes : Radiopathologie* (précoces) 0 à 0,8 Gy : aucun signe clinique  0,8 à 2 Gy : asthénie, vomissements,  2 à 4,5 Gy : hémorragies, infections,  4,5 à 6 Gy : accentuation des signes  > 6 Gy : mort  * Exposition corps entier Pr JC - Artus SFEN
  56. 56. Doses seuils des effets déterministes (adulte) Pr JC - Artus SFEN
  57. 57. Pr JC - Artus SFEN
  58. 58. EFFETS TARDIFS non Déterministe (aléatoires) La démonstration des effets stochastiques, qu'il s'agisse de cancers (ou d'anomalies génétiques) : • repose sur la mise en évidence d'une augmentation significative de la fréquence de ces affections sur un ensemble suffisamment important de sujets exposés • doit donc s’appuyer sur d'études épidémiologiques particulièrement difficiles Pr JC - Artus SFEN
  59. 59. Evaluation du Risque Cancer en fonction de la Dose Mais on n’a jamais observé d’excès de cancers au dessous de 150 mSv chez l’adulte et au dessous de 100 mSv chez l’enfant ! Pr JC - Artus SFEN
  60. 60. Pr JC - Artus SFEN
  61. 61. Pr JC - Artus SFEN
  62. 62. 5 – Radioprotection Organismes et Origine des textes
  63. 63. La Radioprotection Trois grands Principes Justifier l’exposition  Justifiée, il faut l’optimiser  Et au total, la limiter (mais pas en médecine)  La réglementation Pour les travailleurs : le code du travail  Pour le public et les patients, le code de santé publique  J-C Artus SFEN
  64. 64. Les textes … J-C Artus SFEN
  65. 65. Seuil de danger ou réglementaire ? Ne pas confondre …  Doses à ne pas dépasser – pour les effets incertains (cancers, …) 100/150 mSv (seuil d ’effet décelable, chez les adultes) – pour les effets obligatoires (brûlures, stérilité, etc.) 800 mGy (dose corps entier) J-C Artus SFEN  Dose à ne pas dépasser pour le public – 1 mSv/an (naturelle 2,3 mSv/an) pour les travailleurs - 20mSv /an
  66. 66. ORGANISMES INTERNATIONNAUX  CIPR : Commission Internationale de Protection Radiologique (1928), édicte des Recommandations issues donnés scientifiques disponibles sous forme de publication : ex CIPR 60  UNSCEAR : comité scientifique de l’ONU (1955)  BEIR : agence scientifique américaine,  AIEA : Agence Internationale de l’Energie Atomique,(1956) promotion de l’utilisation pacifique de l’énergie atomique (sûreté nucléaire)  OMS : peu ! Il faut retenir de l’existence, déjà ancienne, de ces organismes, qu’ils sont à l’origine d’une réglementation internationale largement « considérée » qui préfigure ce qui pourrait se passer dans d’autres domaines …
  67. 67. La mise en œuvre des dispositions réglementaires Les Organismes Nationaux
  68. 68. Les Organismes en question ! • IRSN : institut de radioprotection et sûreté nucléaire • ASN : direction générale de sûreté nucléaire et de radioprotection • DRT : direction des relations du travail Un seul organisme ne peut être juge et partie, il doit exister une séparation entre le contrôle et l’expertise … et il ne faut pas confondre les deux
  69. 69. Organisation générale Depuis le 22 février 2002 (décret 2002-255) MINISTRE MINISTRE MINISTRE INDUSTRIE ENVIRONNEMENT SANTE Contrôles ASN ASN DRIRE DRT ASN Rég. Inspection travail Expertise
  70. 70. Sûreté nucléaire … • Ensemble des dispositions prises à tous les stades – – – – de la conception de la construction de l’exploitation de l’arrêt des installations nucléaires • pour assurer la protection des personnes et de l’environnement contre la dispersion des produits radioactifs. Pratique médicale : SN = appareillage et installation
  71. 71. Missions de l’ASN  Elaborer, proposer et mettre en œuvre réglementation en matière de sûreté nucléaire et de radioprotection  Prendre des décisions réglementaires à caractère technique pour compléter les modalités d’application des décrets et arrêtés (…) à l’exception de ceux ayant trait à la médecine du travail  Délivrer les agréments requis aux organismes qui participent aux contrôles et à la veille en matière de sûreté nucléaire ou de radioprotection  Organiser des inspections visant au contrôle de la radioprotection dans les domaines industriel, médical et de la recherche.  Participer au contrôle de la sûreté nucléaire et de la radioprotection et à l’information du public
  72. 72. Missions et Rôles  expertise et recherche dans les domaines de la sûreté nucléaire et de la radioprotection  contribue à la formation en radioprotection des travailleurs professionnellement exposés et des professionnels de santé  participe à la surveillance radiologique de l’environnement Organisme d’information, d’appui technique et d’expertise scientifique du matériel ; réalisera les mesures de radioactivité ; collecte et exploite sur la dosimétrie des travailleurs
  73. 73. Raison ou convictions ? Les connaissances ne se décrètent pas …, elles se révèlent !
  74. 74. Et pour compléter vos connaissances (en vous distrayant) jc.artus@numericable.fr Pr JC - Artus SFEN

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